DE102019114259A1 - Method for calibrating a load-displacement curve of a mechanically sprung vehicle axle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Kalibrierung einer Last-Weg-Kennlinie einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse (6) in einer Steuereinheit (14) eines Fahrzeugs (1), bei dem an mindestens einer Fahrzeugachse eine mechanische Federeinrichtung (7) angeordnet sowie zumindest ein dieser Federeinrichtung zugeordneter Wegsensor (10) vorhanden ist, wobei in der Steuereinheit (14) die Werte einer Last-Weg-Kennlinie abgespeichert sind, in welcher die Achslast zum Einfederungsweg der Federeinrichtung in Beziehung gesetzt ist, wobei mittels des Wegsensors der Einfederungsweg gemessen wird, und bei dem mittels eines in der Steuereinheit abgespeicherten Algorithmus aus dem jeweiligen Messwert des Wegsensors und der Last-Weg-Kennlinie eine auf die Fahrzeugachse wirkende Achslast berechnet wird. Hierbei ist vorgesehen, dass während einer ungebremsten Fahrt des unbeladenen Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Fahrstrecke oder Fahrdauer fortlaufend Einfederungswegmesswerte (x_leer_1) ermittelt werden, dass aus den Einfederungswegmesswerten ein arithmetischer Mittelwert berechnet wird, dass dieser gemittelte Einfederungswert mit einem in der abgespeicherten Last-Weg-Kennlinie (F_1) enthaltenen Einfederungswert verglichen wird, und dass bei einer relevanten Abweichung die abgespeicherte bisherige erste Last-Weg-Kennlinie (F_1) entsprechend der Abweichung zu einer zweiten Last-Weg-Kennlinie (F_2) angepasst oder zu einer solchen zweiten abgespeicherten Last-Weg-Kennlinie (F_2) für die zukünftige Lastbestimmung gewechselt wird, welche einen entstandenen Verschleiß der mechanischen Federeinrichtung (7) berücksichtigt.Method for calibrating a load-displacement characteristic of a mechanically sprung vehicle axle (6) in a control unit (14) of a vehicle (1) in which a mechanical spring device (7) and at least one displacement sensor (10) assigned to this spring device are arranged on at least one vehicle axle ) is present, the values of a load-travel characteristic are stored in the control unit (14) in which the axle load is related to the compression travel of the spring device, the compression travel being measured by means of the travel sensor, and in which the compression travel is measured by means of an in The algorithm stored in the control unit is used to calculate an axle load acting on the vehicle axle from the respective measured value of the displacement sensor and the load-displacement characteristic. It is provided here that during an unbraked journey of the unloaded vehicle within a specified driving distance or driving time, compression travel measurement values (x_leer_1) are continuously determined, that an arithmetic mean value is calculated from the compression travel measurement values, that this averaged compression value with a load / travel characteristic curve stored in the stored (F_1) is compared, and that in the event of a relevant deviation, the stored previous first load-displacement characteristic (F_1) is adapted to a second load-displacement characteristic (F_2) or to such a second stored load-displacement -Characteristic curve (F_2) is changed for the future load determination, which takes into account wear of the mechanical spring device (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Last-Weg-Kennlinie einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse in einer elektronischen Steuereinheit eines Fahrzeugs, bei dem an mindestens einer Fahrzeugachse eine mechanische Federeinrichtung angeordnet sowie zumindest ein dieser Federeinrichtung zugeordneter Wegsensor vorhanden ist, und bei dem in der elektronischen Steuereinheit die Werte einer Last-Weg-Kennlinie abgespeichert sind, in welcher die Achslast zu dem Einfederungsweg der Federeinrichtung in Beziehung gesetzt ist, wobei mittels des Wegsensors der Einfederungsweg der Federeinrichtung oder eine mit diesem Einfederungsweg korrelierende Messgröße gemessen wird, und bei dem mittels eines in der Steuereinheit abgespeicherten Algorithmus aus dem jeweiligen Messwert des Wegsensors und der Last-Weg-Kennlinie eine auf die Fahrzeugachse wirkende Achslast berechnet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine elektronische Steuereinheit und eine elektronisch geregelte Niveauregulierungseinrichtung, welche zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet und verwendbar sind, sowie ein Fahrzeug, welches mit diesem Verfahren betrieben werden kann.The invention relates to a method for calibrating a load-displacement characteristic of a mechanically sprung vehicle axle in an electronic control unit of a vehicle, in which a mechanical spring device is arranged on at least one vehicle axle and at least one displacement sensor assigned to this spring device is present, and in which the electronic Control unit, the values of a load-travel characteristic are stored in which the axle load is related to the compression travel of the spring device, with the compression travel of the spring device or a measured variable correlating with this compression travel being measured by means of the travel sensor, and in which the compression travel is measured using an in The algorithm stored in the control unit is used to calculate an axle load acting on the vehicle axle from the respective measured value of the displacement sensor and the load-displacement characteristic. The invention also relates to an electronic control unit and an electronically regulated level regulating device which are suitable and can be used for carrying out such a method, as well as a vehicle which can be operated with this method.
Die Ermittlung der Achslast an einem Fahrzeug, also die sich aus der Summe von Eigengewicht und Ladungsgewicht ergebende Gewichtskraft, welche auf einer Fahrzeugachse lastet, dient der Anzeige und Überwachung von dessen Beladungszustand. Dadurch sollen sicherheitsgefährdende Überladungen sowie ungünstige Gewichtsverteilungen am Fahrzeug vermieden werden. Besonders bei Nutzfahrzeugen sind die zulässigen Achslasten der Fahrzeugachsen entscheidende Größen zur Überprüfung des zulässigen Gesamtgewichts sowie zur Begrenzung der Belastung von Fahrbahnen und Brücken durch die Kraftfahrzeuge. Mit der EU-Richtlinie 2015/719 werden zukünftig Maßnahmen zur weitgehend automatisierten Erfassung von Überschreitungen des zulässigen Gesamtgewichts von Nutzfahrzeugen vorgeschrieben sein. Das Wiegen des Fahrzeugs auf einer stationären externen Achslastwaage wird zukünftig nicht ausreichen, um die Rechtsvorschriften zu erfüllen. Daher besteht ein unmittelbarer Bedarf an einfachen und kostengünstigen bordeigenen, also im Fahrzeug eingebauten Gewichtserfassungssystemen, welche die Achslasten der Fahrzeugachsen elektronisch ermitteln, um sie dem Fahrer anzeigen zu können und gegebenenfalls per Funk an Kontrollstellen übermitteln zu können.The determination of the axle load on a vehicle, i.e. the weight resulting from the sum of its own weight and cargo weight, which is applied to a vehicle axle, is used to display and monitor its load status. This is to avoid safety-endangering overloads and unfavorable weight distributions on the vehicle. Particularly in the case of commercial vehicles, the permissible axle loads of the vehicle axles are decisive parameters for checking the permissible total weight and for limiting the load on roadways and bridges by the motor vehicles. With EU Directive 2015/719, measures for the largely automated recording of excesses of the gross vehicle weight of commercial vehicles will be prescribed in the future. In the future, weighing the vehicle on a stationary external axle load scale will not be sufficient to comply with the legal requirements. Therefore, there is a direct need for simple and inexpensive on-board weight detection systems, that is, built into the vehicle, which electronically determine the axle loads of the vehicle axles in order to be able to display them to the driver and, if necessary, to transmit them to control points by radio.
Bei luftgefederten oder hydraulisch gefederten Nutzfahrzeugen kann die Ermittlung der Achslasten mittels Drucksensoren erfolgen, die an den Federbälgen der Luftfedern beziehungsweise der Flüssigkeitsfedern angeschlossen sind.In the case of air-sprung or hydraulically-sprung utility vehicles, the axle loads can be determined by means of pressure sensors that are connected to the bellows of the air springs or the liquid springs.
Die
An mechanisch gefederten Fahrzeugachsen werden zur Achslastermittlung üblicherweise Wegmesseinrichtungen mit Wegsensoren genutzt, welche auch als Höhensensoren bezeichnet werden. Die Achslastermittlung beruht dabei auf der Messung eines Federwegs eines Federelements, mittels dem eine Fahrzeugachse oder einzelne Fahrzeugräder mit einem Fahrzeugaufbau federnd gekoppelt sind. Der Wegsensor befindet sich dabei in der Regel am Fahrzeugaufbau in der Nähe derjenigen Fahrzeugachse, deren Achslast gemessen werden soll. Bei einem häufig eingesetzten Sensortyp ist der Wegsensor über einen Hebel mit der betreffenden Achse verbunden, wobei mittels des als Drehwinkelsensor ausgebildeten Wegsensors eine Drehbewegung des Hebels gemessen und daraus auf eine Achslast geschlossen werden kann. Eine derartige Messeinrichtung zur Messung einer Achslast an einem mittels Blattfedern mechanisch gefederten Fahrzeug ist beispielsweise aus der
Bei einer zum Beispiel in der WABCO-Firmenschrift „ECAS im Motorwagen“, 2. Ausgabe, 2007 beschriebenen und seit langem in Nutzfahrzeugen wie Lastkraftwagen, Bussen und Anhängefahrzeugen oder auch in Personenkraftwagen eingesetzten bekannten elektronisch geregelten Luftfederungsanlage zur Niveaureglung in Fahrzeugen (ECAS: Electronically Controlled Air Suspension) werden die mittels Drucksensoren ermittelten Balgdrücke der Luftfedern in einen CAN-Bus eingespeist und stehen somit im gesamten Kraftfahrzeug zur Ermittlung sowie Anzeige der Achslasten zur Verfügung. Die Niveauregelung der luftgefederten Fahrzeugachsen erfolgt durch Belüften und Entlüften der Federbälge, wobei Wegsensoren angeordnet sind, welche das jeweilige Niveau des Fahrzeugaufbaus messen. Das bekannte ECAS-System weist darüber hinaus bereits erweiterte Funktionen auf oder ermöglicht es zumindest, auch die Achslast an mechanisch gefederten Fahrzeugachsen mittels Wegsensoren zu bestimmen. In der nicht vorveröffentlichten
Allerdings unterliegen die Komponenten mechanischer Federeinrichtungen aufgrund ständiger Reibung einem Verschleiß. Dieser Verschleiß kann im Laufe der Zeit das Ergebnis der elektronischen Bestimmung der Achslast aus dem Wegsignal sowie der Last-Weg-Kennlinie zunehmend verfälschen und dadurch die Genauigkeit der automatisierten Ermittlung von Überschreitungen des zulässigen Gesamtgewichts eines Fahrzeugs beeinträchtigen.However, the components of mechanical spring devices are subject to wear due to constant friction. In the course of time, this wear and tear can increasingly falsify the result of the electronic determination of the axle load from the path signal and the load-path characteristic curve, thereby impairing the accuracy of the automated determination of excess vehicle weight.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzustellen, mit dem an mechanisch gefederten Fahrzeugen eine Achslastermittlung durchgeführt werden kann, bei dem die beschriebenen Nachteile hinsichtlich der verschleißbedingten Einschränkungen der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Achslastermittlung nicht entstehen. Dieses Verfahren soll für den Einsatz in einem Nutzfahrzeug oder einem Personenkraftfahrzeug mit einer Niveauregulierungseinrichtung geeignet sein, es soll aber auch bei einem Nutzfahrzeug oder einem Personenkraftfahrzeug in einer elektronischen Steuereinheit mit Vorteil einsetzbar sein, welches keine Niveauregulierungseinrichtung aufweist, beispielsweise bei einem Nutzfahrzeug mit fluidisch betätigbaren Bremsen und rein mechanisch gefederten Fahrzeugachsen.Against this background, the invention was based on the object of presenting a method with which an axle load determination can be carried out on mechanically sprung vehicles, in which the described disadvantages with regard to the wear-related limitations of the accuracy and reliability of the axle load determination do not arise. This method should be suitable for use in a commercial vehicle or a passenger vehicle with a level control device, but it should also be advantageously usable in a commercial vehicle or a passenger vehicle in an electronic control unit that does not have a level control device, for example in a commercial vehicle with fluidically actuated brakes and purely mechanically sprung vehicle axles.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen definiert sind.The solution to this problem results from the features of the independent claims, while advantageous configurations and developments of the invention are defined in the dependent claims.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass ein System zur Achslastermittlung an mechanisch gefederten Fahrzeugen mithilfe einer automatischen Kalibrierung ohne zusätzlichen Serviceaufwand angepasst werden kann, um über die maximale Gebrauchsdauer der Federeinrichtungen an mechanisch gefederten Fahrzeugachsen stets eine gleichbleibend genaue sowie zuverlässige Achslastanzeige zu erhalten. Außerdem kann ein bestehendes integriertes System zur Niveauregelung und zur Achslastmessung an gemischtgefederten Fahrzeugen mittels einer solchen automatischen Kalibrierung an zukünftige Anforderungen besser angepasst werden.The invention was based on the knowledge that a system for determining the axle load on mechanically sprung vehicles can be adapted using an automatic calibration without additional service effort in order to always receive a consistently accurate and reliable axle load display over the maximum service life of the spring devices on mechanically sprung vehicle axles. In addition, an existing integrated system for level control and axle load measurement on vehicles with mixed suspension can be better adapted to future requirements by means of such an automatic calibration.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Kalibrierung einer Last-Weg-Kennlinie einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse in einer elektronischen Steuereinheit eines Fahrzeugs, bei dem an mindestens einer Fahrzeugachse eine mechanische Federeinrichtung angeordnet sowie zumindest ein dieser Federeinrichtung zugeordneter Wegsensor vorhanden ist, und bei dem in der elektronischen Steuereinheit die Werte einer Last-Weg-Kennlinie abgespeichert sind, in welcher die Achslast zu dem Einfederungsweg der Federeinrichtung in Beziehung gesetzt ist, wobei mittels des Wegsensors der Einfederungsweg der Federeinrichtung oder eine mit diesem Einfederungsweg korrelierende Messgröße gemessen wird, und bei dem mittels eines in der Steuereinheit abgespeicherten Algorithmus aus dem jeweiligen Messwert des Wegsensors und der Last-Weg-Kennlinie eine auf die Fahrzeugachse wirkende Achslast berechnet wird.The invention therefore relates to a method for calibrating a load-displacement characteristic of a mechanically sprung vehicle axle in an electronic control unit of a vehicle, in which a mechanical spring device is arranged on at least one vehicle axle and at least one displacement sensor assigned to this spring device is present, and in which electronic control unit, the values of a load-travel characteristic are stored in which the axle load is related to the compression travel of the spring device, the compression travel of the spring device or a measured variable correlating with this compression travel being measured by means of the travel sensor, and in which a In the algorithm stored in the control unit, an axle load acting on the vehicle axle is calculated from the respective measured value of the displacement sensor and the load-displacement characteristic.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass während einer ungebremsten Fahrt des unbeladenen Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Fahrstrecke oder Fahrdauer fortlaufend Einfederungswegmesswerte ermittelt werden, dass aus den Einfederungswegmesswerten dieser Fahrstrecke oder Fahrdauer ein arithmetischer Mittelwert berechnet wird, dass dieser gemittelte Einfederungswert des unbeladenen Fahrzeugs mit einem in der abgespeicherten Last-Weg-Kennlinie enthaltenen Einfederungswert verglichen wird, und dass bei einer außerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze liegenden Abweichung die abgespeicherte bisherige erste Last-Weg-Kennlinie entsprechend der ermittelten Abweichung zu einer zweiten Last-Weg-Kennlinie angepasst oder zu einer solchen zweiten abgespeicherten Last-Weg-Kennlinie für die zukünftige Lastbestimmung gewechselt wird, welche einen entstandenen Verschleiß der mechanischen Federeinrichtung berücksichtigt.In order to achieve the stated object, the invention provides that during an unbraked journey of the unladen vehicle within a specified driving distance or driving time, compression travel measurement values are continuously determined, that an arithmetic mean value is calculated from the compression displacement measurement values for this travel distance or driving duration that this averaged compression displacement value of the unloaded vehicle is compared with a deflection value contained in the stored load-travel characteristic, and that, in the event of a deviation outside a predetermined tolerance limit, the stored previous first load-travel characteristic is adapted to a second load-travel characteristic in accordance with the determined deviation or to a such a second stored load-displacement characteristic is changed for the future load determination, which takes into account wear of the mechanical spring device.
Soweit das Verfahren denjenigen Verfahrensschritt vorsieht, dass während einer ungebremsten Fahrt des unbeladenen Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Fahrstrecke oder Fahrdauer fortlaufend Einfederungswegmesswerte ermittelt werden, so wird unter dem Begriff „unbeladenes Fahrzeug“ auch ein Fahrzeug verstanden, welches sehr weitgehend unbeladen ist. So kann das Fahrzeug beispielsweise mit Spanngurten, Spannklemmen, Kettenzügen, Anti-Rutschmatten zur Ladungssicherung, mit wenigen leeren Paletten oder einer anderen geringfügigen Last beladen sein, welche nicht mehr als 10% der maximal zulässigen Zuladung des Fahrzeugs oder Anhängerfahrzeugs ausmacht. Eine derartig geringe zusätzliche Last bewirkt nur eine sehr geringe Einfederung der mechanischen Federn des Fahrzeugs, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einem so sehr gering beladenen Fahrzeug durchgeführt werden kann.Insofar as the method provides for the method step that during an unbraked journey of the unloaded vehicle within a specified route or driving time, compression travel measurement values are continuously determined, the term “unloaded vehicle” is also understood to mean a vehicle that is largely unloaded. For example, the vehicle can be loaded with tension belts, tension clamps, chain hoists, anti-slip mats for securing the load, with a few empty pallets or some other small load that does not make up more than 10% of the maximum permissible load of the vehicle or trailer vehicle. Such a small additional load causes only a very slight deflection of the mechanical springs of the vehicle, so that the method according to the invention can also be carried out with such a very lightly loaded vehicle.
Unter einer Achslast wird eine sich aus der Summe von Eigengewicht und Ladungsgewicht ergebende Gewichtskraft, welche auf einer Fahrzeugachse lastet, verstanden. Aus der Summe der Achslasten aller Fahrzeugachsen ergibt sich das Gesamtgewicht des Fahrzeugs.An axle load is understood to mean a weight resulting from the sum of the dead weight and the cargo weight, which is applied to a vehicle axle. The total weight of the vehicle results from the sum of the axle loads of all vehicle axles.
Unter dem verwendeten Begriff einer mechanischen Federung wird üblicherweise eine Stahlfederung verstanden. Grundsätzlich kann eine mechanische Federung anstelle von Stahlfedern Federn aus anderen Materialen, wie anderen Legierungen oder Verbundwerkstoffen aufweisen. Wenn hier von stahlgefederten Achsen die Rede ist, soll dies keine Einschränkung der Erfindung auf mechanische Federn aus diesem Material beinhalten. Bei einer mechanischen Feder kann es sich um einen beliebigen Typ von Feder handeln. Eine mechanische Federeinrichtung kann aus einem einzelnen Federelement oder aus mehreren zu einem Federpaket zusammengesetzten einzelnen Federelementen bestehen Die mechanische Federeinrichtung kann also beispielsweise eine Schraubendruckfederung oder ein Blattfederung sein.The term mechanical suspension used is usually understood to mean a steel suspension. In principle, a mechanical suspension system can have springs made of other materials, such as other alloys or composite materials, instead of steel springs. If steel-sprung axles are mentioned here, this is not intended to imply a restriction of the invention to mechanical springs made of this material. A mechanical spring can be any type of spring. A mechanical spring device can consist of a single spring element or of several individual spring elements assembled to form a spring assembly. The mechanical spring device can therefore be, for example, a helical compression spring or a leaf spring.
Unter einem Niveau oder einem Fahrzeugniveau wird der vertikale Abstand eines Fahrzeugaufbaus eines Fahrzeugs von einer an dem Fahrzeugaufbau angeordneten Fahrzeugachse verstanden.A level or a vehicle level is understood to mean the vertical distance between a vehicle body of a vehicle and a vehicle axle arranged on the vehicle body.
Unter einer Einfederung wird der Federweg einer mechanischen Federeinrichtung an einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse bei der Auslenkung der Federeinrichtung aufgrund einer Gewichtskraft verstanden. Eine Einfederung beschreibt mit anderen Worten den Weg einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse gegenüber einem Fahrzeugaufbau beim Beladen des Fahrzeugs. Eine Ausfederung oder negative Einfederung beschreibt den Weg einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse gegenüber einem Fahrzeugaufbau beim Entladen des Fahrzeugs.A deflection is understood to mean the spring travel of a mechanical spring device on a mechanically sprung vehicle axle when the spring device is deflected due to a weight force. In other words, a deflection describes the path of a mechanically sprung vehicle axle with respect to a vehicle body when the vehicle is loaded. A rebound or negative deflection describes the path of a mechanically sprung vehicle axle in relation to a vehicle body when the vehicle is unloaded.
Unter einem Wegsensor wird eine Wegmesseinrichtung zur Messung einer Einfederung einer mechanischen Federeinrichtung oder einer mit der Einfederung korrelierten anderen Messgröße wie einem Niveau an einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse verstanden. Ein Wegsensor kann aus einem oder mehreren einzelnen Sensorelementen bestehen.A displacement sensor is understood to mean a displacement measuring device for measuring a deflection of a mechanical spring device or another measured variable that is correlated with the deflection, such as a level on a mechanically sprung vehicle axle. A displacement sensor can consist of one or more individual sensor elements.
Unter einer Last-Weg-Kennlinie wird der Zusammenhang zwischen einer von einem Wegsensor gemessenen Messgröße an einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse und einer auf der Fahrzeugachse lastenden Achslast verstanden. Wenn hier von einer Last-Weg-Kennlinie die Rede ist, handelt es sich um den Zusammenhang zwischen der Messgröße Einfederung und der daraus abgeleiteten Achslast, also um eine Last-Einfederung-Kennlinie, in der die Achslast über den Weg der Einfederung einer mechanischen Federeinrichtung abgebildet ist. Dies soll jedoch keine Einschränkung der Erfindung auf diese Art von Last-Weg-Kennlinie sein. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist im übertragenen Sinn ebenso mit anderen Last-Weg-Kennlinien, beispielsweise mit einer Last-Niveau-Kennlinie oder mit einer Last-Sensorauslenkung-Kennlinie, durchführbar. In einem zugeordneten Steuergerät ist eine solche Kennlinie beispielsweise in Form einer Tabelle abgespeichert.A load-displacement characteristic is understood to mean the relationship between a measured variable measured by a displacement sensor on a mechanically sprung vehicle axle and an axle load on the vehicle axle. If a load-displacement characteristic is mentioned here, it is a matter of the relationship between the measured variable deflection and the axle load derived from it, i.e. a load-deflection characteristic curve in which the axle load is determined by the deflection path of a mechanical spring device is shown. However, this is not intended to be a restriction of the invention to this type of load-displacement characteristic. The method according to the invention can also be carried out in a figurative sense with other load-displacement characteristics, for example with a load-level characteristic or with a load-sensor deflection characteristic. Such a characteristic curve is stored in an assigned control device, for example in the form of a table.
Unter einer ungebremsten Fahrt eines Fahrzeugs wird eine Fahrt ohne Verzögerung durch eine Bremseinrichtung des Fahrzeugs oder eine Fahrt mit einer allenfalls geringen Verzögerung unterhalb einer vorgegebenen, vergleichsweise niedrigen Bremsmomentschwelle verstanden.Unbraked travel of a vehicle is understood to mean travel without deceleration by a braking device of the vehicle or travel with at most a slight deceleration below a predetermined, comparatively low braking torque threshold.
Die Bezeichnung „ECAS“ steht, wie eingangs bereits erwähnt, als Abkürzung für eine elektronisch geregelte Luftfederungseinrichtung (Electronically Controlled Air Suspension).As already mentioned, the term “ECAS” is an abbreviation for an electronically controlled air suspension device.
Demnach wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zunächst festgestellt, dass das Fahrzeug unbeladen oder doch zumindest nur sehr gering beladen ist. Vorzugsweise erfolgt diese Feststellung automatisch. Dies kann beispielsweise daran erkannt werden, dass die aktuell angezeigte Achslast dem achsenspezifischen Eigengewicht des Fahrzeugs entspricht oder indem der Verlauf des Motormoments des Antriebsmotors des Fahrzeugs während der Fahrt überwacht und im Vergleich mit abgespeicherten Kenngrößen daraus auf den Leerzustand des Fahrzeugs geschlossen wird. Bei einem Anhängefahrzeug kann beispielsweise mithilfe einer Anhängererkennungslogik über die auf der Anhängerkupplung lastende Stützlast auf den Beladungszustand des Fahrzeugs geschlossen werden. Alternativ dazu kann der Fahrer den Leerzustand des Fahrzeugs durch eine Eingabe an einer Bedien- und Anzeigeeinheit bestätigen und dies der Steuereinheit des Fahrzeugs signalisieren.Accordingly, in the method according to the invention, it is first established that the vehicle is unloaded or at least only very lightly loaded. This determination is preferably made automatically. This can be recognized, for example, by the fact that the currently displayed axle load corresponds to the axle-specific dead weight of the vehicle or by monitoring the course of the engine torque of the drive motor of the vehicle while driving and inferring from this that the vehicle is empty in comparison with stored parameters. In the case of a trailer vehicle, for example, the load status of the vehicle can be deduced from the support load on the trailer coupling with the aid of trailer detection logic. Alternatively, the driver can confirm the empty state of the vehicle by an input on an operating and display unit and signal this to the control unit of the vehicle.
Nachdem der in der Steuereinheit abgespeicherte Algorithmus den unbeladenen oder zumindest sehr weitgehend unbeladenen Zustand des Fahrzeugs festgestellt hat, werden bei ungebremster Fahrt, also bei einer Fahrt, bei der weder die Betriebsbremsen noch gegebenenfalls vorhandene Motorbremsen oder andere Bremseinrichtungen des Fahrzeugs aktiv sind, mit dem an einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse angeordneten Wegsensor fortlaufend Einfederungsmesswerte der Federeinrichtung der betreffenden Fahrzeugachse gemessen und in einem flüchtigen Registerspeicher der Steuereinheit zwischengespeichert. Da bei Bremsmanövern Stellmomente über den Wegsensor und/oder über den Fahrzeugaufbau auf die mechanische Federeinrichtung der Fahrzeugachse übertragen werden können, ist es gemäß dem Verfahren vorgesehen, die Einfederung bei ungebremster Fahrt zu messen. Dies soll für eine vorgegebene Fahrstrecke, beispielsweise 10 Kilometer, oder für eine vorgegebene Zeitspanne, beispielsweise 10 Minuten, erfolgen. Daraus ergibt sich ein abgespeicherter dynamischer Einfederungsverlauf. Aus den gemessenen Einzelwerten oder aus einer Verlaufskurve der dynamischen Einfederung errechnet der Algorithmus dann einen Einfederungsmittelwert des unbeladenen Fahrzeugs.After the algorithm stored in the control unit has determined the unloaded or at least very largely unloaded state of the vehicle, during an unbraked journey, i.e. during a journey during which neither the service brakes nor any engine brakes or other braking devices of the vehicle are active, the on A displacement sensor arranged on a mechanically sprung vehicle axle continuously measures compression measurement values of the spring device of the relevant vehicle axle and stores them temporarily in a volatile register memory of the control unit. Since during braking maneuvers actuating torques via the distance sensor and / or can be transferred via the vehicle body to the mechanical spring device of the vehicle axle, according to the method it is provided to measure the spring deflection during unbraked travel. This should be done for a given distance, for example 10 kilometers, or for a given time span, for example 10 minutes. This results in a stored dynamic compression curve. From the measured individual values or from a curve of the dynamic compression, the algorithm then calculates an average compression value for the unloaded vehicle.
Dieser Einfederungsmittelwert wird mit dem in der Last-Weg-Kennlinie gespeicherten entsprechenden Einfederungswert des unbeladenen Fahrzeugs verglichen. Weicht der aktuelle Einfederungsmittelwert von dem gespeicherten Einfederungswert des unbeladenen Fahrzeugs um mehr als eine vorgegebene Toleranz ab, wird der bisherige Einfederungswert durch den neuen Einfederungsmittelwert ersetzt und der Federweg der mechanischen Federeinrichtung der betreffenden Fahrzeugachse rechnerisch nachgeführt. Dies geschieht, indem die abgespeicherte bisherige Last-Weg-Kennlinie um den Betrag der erkannten Abweichung im Last-Weg-Diagramm parallel verschoben wird beziehungsweise die Tabellenwerte der Einfederungswege beispielsweise um einen konstanten Betrag erhöht und abgespeichert werden. Alternativ dazu kann in Abhängigkeit von dem Betrag der ermittelten Abweichung aber auch auf eine von mehreren abgespeicherten anderen Last-Weg-Kennlinien gewechselt werden. Die Achslast wird fortan mithilfe der angepassten neuen Last-Weg-Kennlinie beziehungsweise den neuen abgespeicherten Einfederungswerten ermittelt und angezeigt, solange bis eine neue Nachkalibrierung erforderlich ist.This mean compression value is compared with the corresponding compression value of the unloaded vehicle stored in the load-travel characteristic. If the current mean compression value deviates from the stored compression value of the unloaded vehicle by more than a specified tolerance, the previous compression value is replaced by the new mean compression value and the spring deflection of the mechanical spring device of the vehicle axle concerned is tracked. This is done by shifting the stored previous load-displacement curve in parallel by the amount of the detected deviation in the load-displacement diagram or increasing the table values of the compression travels, for example by a constant amount, and storing them. Alternatively, depending on the amount of the determined deviation, it is also possible to switch to one of several other stored load-displacement characteristics. From now on, the axle load will be determined and displayed using the adjusted new load-displacement curve or the new stored compression values until a new recalibration is necessary.
Durch diese einfache automatische Nachkalibrierung wird der Verschleiß der Federeinrichtung rechnerisch kompensiert, so dass eine quasi verschleißunabhängige Achslastbestimmung an mechanisch gefederten Fahrzeugachsen erreicht ist. Aufwendige manuelle Nachkalibrierungen sind somit nicht erforderlich. Durch die Mittelwertbildung der dynamischen Einfederung wird dabei eine hohe Genauigkeit der verschleißbedingten Anpassung der Last-Weg-Kennlinie erreicht. Das Verfahren kann vorteilhaft mit geringem Aufwand durch ein Softwaremodul in eine vorhandene Steuereinrichtung eines vorhandenes Achslastermittlungssystems und/oder einer vorhandenen Niveauregelung integriert werden.With this simple automatic recalibration, the wear of the spring device is computationally compensated, so that a quasi wear-independent axle load determination on mechanically sprung vehicle axles is achieved. Complex manual recalibrations are therefore not required. By averaging the dynamic deflection, a high level of accuracy is achieved for the wear-related adaptation of the load-displacement characteristic. The method can advantageously be integrated into an existing control device of an existing axle load determination system and / or an existing level control system with little effort using a software module.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der gemittelte Einfederungswert in mehreren, mit Unterbrechungen aufeinander folgenden Fahrabschnitten ermittelt wird. Demnach kann die Erfassung von Einfederungswerten zur Errechnung eines Einfederungsmittelwerts unterbrochen werden, wenn die verfahrensgemäße Bedingung einer ungebremsten und unbeladenen Fahrt vorübergehend nicht gegeben ist, beispielsweise bei einem Bremsmanöver, und wieder fortgesetzt werden, sobald diese Bedingung wieder erfüllt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Algorithmus nicht mehrfach erneut gestartet werden muss, um durch Sammeln von bei ungebremster und unbeladener Fahrt erfassten Einfederungswerten innerhalb einer vorgegebenen Fahrstrecke beziehungsweise innerhalb einer vorgegebenen Fahrzeit den gemittelten Einfederungswert zu erhalten.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the averaged deflection value is determined in several driving sections that follow one another with interruptions. Accordingly, the acquisition of compression values for calculating a compression mean value can be interrupted if the procedural condition of an unbraked and unloaded journey is temporarily not given, for example during a braking maneuver, and resumed as soon as this condition is met again. This has the advantage that the algorithm does not have to be restarted several times in order to obtain the averaged compression value by collecting the compression values recorded during unbraked and unloaded travel within a specified route or within a specified travel time.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mittels einer Einrichtung, welche zur Messung einer Fahrbahnneigung und zur Messung einer Aufbauneigung ausgebildet ist, ständig eine Längsneigung der Fahrbahn und eine Längsneigung des Fahrzeugaufbaus gemessen werden, und dass Einfederungsmesswerte ermittelt werden, welche bei einer mithilfe dieser Einrichtung erkannten Gefällefahrt oder Steigungsfahrt und/oder bei einem mithilfe dieser Einrichtung erkannten anderen Fahrmanöver, welches Hangabtriebskräfte und/oder Nickmomente des Fahrzeugaufbaus verursacht, bei der Berechnung des Einfederungsmittelwerts unberücksichtigt bleiben oder mit einem rechnerisch oder empirisch ermittelten Korrekturfaktor versehen werden.According to another advantageous embodiment of the invention, it can be provided that by means of a device which is designed for measuring a roadway inclination and for measuring a body inclination, a longitudinal inclination of the roadway and a longitudinal inclination of the vehicle body are constantly measured, and that measured deflection values are determined which at a downhill or uphill journey recognized with the aid of this device and / or in another driving maneuver recognized with the aid of this device, which causes downhill forces and / or pitching moments of the vehicle body, are not taken into account when calculating the mean compression value or are provided with a computationally or empirically determined correction factor.
Bei einer Gefällefahrt oder Steigungsfahrt können Hangabtriebskräfte auf die Federeinrichtungen der einzelnen Fahrzeugachsen unterschiedlich einwirken. Bei einem sogenannten Anfahrnicken oder Bremsnicken kann es aufgrund einer Längsbeschleunigung zu einer kurzfristigen Rotationsbewegung des Fahrzeugaufbaus um die Querachse, also zu einer Neigung des Fahrzeugaufbaus in Längsrichtung kommen. Dies kann auch bei einer Fahrt über eine unebene Fahrbahn vorkommen. Um die Genauigkeit bei einer Nachkalibrierung zu erhöhen, ist es daher vorteilhaft, gemessene Einfederungswerte, welche durch Kräfte und Momente aufgrund von Fahrmanövern oder vom Straßenzustand beeinflusst sein können, bei der Berechnung des Einfederungsmittelwerts möglichst auszulassen oder mit einem Korrekturfaktor zu multiplizieren.When driving downhill or uphill, downhill forces can act differently on the spring devices of the individual vehicle axles. In the case of a so-called starting pitch or braking pitch, longitudinal acceleration can result in a brief rotational movement of the vehicle body around the transverse axis, that is, the vehicle body may incline in the longitudinal direction. This can also occur when driving over an uneven road surface. In order to increase the accuracy of a recalibration, it is therefore advantageous to omit measured deflection values, which may be influenced by forces and torques due to driving maneuvers or the road conditions, when calculating the average deflection value or to multiply them by a correction factor.
Eine Einrichtung, welche zur Erfassung einer Fahrbahnneigung und zur Erfassung einer Aufbauneigung des Fahrzeugaufbaus geeignet ist, kann mehrere Wegsensoren zur Niveaumessung an mehreren Fahrzeugachsen sowie mindestens einen Beschleunigungssensor zur Erfassung einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus aufweisen. Die Aufbauneigung des Fahrzeugs ist der Winkel zwischen der Längsachse des Fahrzeugs und der Fahrbahnebene. Dieser Fahrzeugneigungswinkel kann mithilfe eines ersten Wegsensors, welcher das Niveau an einer Vorderachse misst und eines zweiten Wegsensors, welcher das Niveau an einer Hinterachse misst, bestimmt werden. Die Fahrbahnneigung kann mithilfe eines am Fahrzeugaufbau angeordneten Beschleunigungssensors ermittelt werden. Der Algorithmus kann in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung und der Fahrzeugneigung notwendige Korrekturen der gemessenen Einfederungswerte ableiten. Als Kriterien für das Auslassen sowie für eine Korrektur von gemessenen Einfederungswerten bei der Bestimmung des Einfederungsmittelwerts können Toleranzwerte für den Grad der Fahrbahnneigung und für den Grad der Fahrzeugneigung vorgegeben werden. A device that is suitable for detecting a roadway inclination and for detecting a body inclination of the vehicle body can have several displacement sensors for level measurement on several vehicle axles and at least one acceleration sensor for detecting longitudinal acceleration of the vehicle body. The body inclination of the vehicle is the angle between the longitudinal axis of the vehicle and the plane of the road. This vehicle inclination angle can be measured using a first displacement sensor, which the Measures level on a front axle and a second displacement sensor, which measures the level on a rear axle, can be determined. The inclination of the road can be determined with the aid of an acceleration sensor arranged on the vehicle body. The algorithm can derive necessary corrections to the measured compression values as a function of the roadway inclination and the vehicle inclination. Tolerance values for the degree of the roadway inclination and for the degree of the vehicle inclination can be specified as criteria for the omission and for a correction of the measured compression values when determining the compression mean value.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass Einfederungsmesswerte, welche bei einer Kurvenfahrt oder bei einem anderen Querbeschleunigungen des Fahrzeugaufbaus verursachenden Fahrmanöver ermittelt werden, bei der Berechnung des Einfederungsmittelwerts unberücksichtigt bleiben oder mit einem rechnerisch oder empirisch ermittelten Korrekturfaktor versehen werden, wobei zur Erkennung einer Kurvenfahrt oder eines anderen Querbeschleunigungen des Fahrzeugaufbaus verursachenden Fahrmanövers des Fahrzeugs mittels eines Querbeschleunigungssensors ständig ein Querbeschleunigungssignal erzeugt und dieses ausgewertet wird, wobei auf eine Kurvenfahrt oder ein gleichwirkendes Fahrmanöver des Fahrzeugs geschlossen wird, wenn der Betrag der Querbeschleunigung einen vorgegebenen Querbeschleunigungsgrenzwert überschreitet.In addition, it can be provided that measured deflection values, which are determined when cornering or during another driving maneuver causing lateral acceleration of the vehicle body, are not taken into account when calculating the deflection mean value or are provided with a computationally or empirically determined correction factor, with the recognition of cornering or another Driving maneuvers of the vehicle causing transverse accelerations of the vehicle body by means of a transverse acceleration sensor constantly generating a transverse acceleration signal and evaluating it, with the conclusion that the vehicle is cornering or an equivalent driving maneuver if the amount of transverse acceleration exceeds a specified transverse acceleration limit value.
Um die Genauigkeit des Einfederungsmittelwerts noch weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, Einfederungswerte, welche bei Kurvenfahrten ermittelt werden, bei der Bildung des Mittelwertes nicht zu berücksichtigen oder mit einem Korrekturfaktor zu multiplizieren, da diese Werte durch Querbeschleunigungen, welche auf den Fahrzeugaufbau und die Federelemente einwirken, beeinflusst sind. Zur sicheren Erkennung einer Kurvenfahrt oder eines anderen Querbeschleunigungen des Fahrzeugaufbaus verursachenden Fahrmanövers des Fahrzeugs kann mittels eines Querbeschleunigungssensors ständig ein Querbeschleunigungssignal erzeugt und ausgewertet werden. Eine Kurvenfahrt oder ein gleichwirkendes Fahrmanöver des Fahrzeugs wird erkannt, wenn der Betrag der Querbeschleunigung einen vorgegebenen Querbeschleunigungsgrenzwert überschreitet.In order to increase the accuracy of the compression mean value even further, it is advantageous not to take into account compression values that are determined when cornering when calculating the mean value or to multiply them by a correction factor, since these values are caused by lateral accelerations that affect the vehicle body and the spring elements act, are influenced. A transverse acceleration signal can be continuously generated and evaluated by means of a transverse acceleration sensor for the reliable detection of cornering or of another driving maneuver of the vehicle causing transverse accelerations of the vehicle body. Cornering or a driving maneuver of the vehicle with the same effect is recognized when the amount of the transverse acceleration exceeds a predetermined transverse acceleration limit value.
Da die Idealbedingung für eine Nachkalibrierung der Achslastanzeige der mechanischen Federung an einer Fahrzeugachse, nämlich eine ungebremste, nahezu gefällefreie, steigungsfreie und kurvenfreie Fahrt auf einer Fahrbahn ohne Unebenheiten über eine längere Fahrstrecke von beispielsweise 10 km eher selten anzutreffen sein wird, ist es zur Bestimmung des Einfederungsmittelwerts vorteilhaft, erstens Einfederungswerte über mehrere geeignete kürzere einzelne Fahrabschnitte zu sammeln und zweitens Einfederungswerte, welche unter von der Idealbedingung signifikant abweichenden Fahrzuständen gemessen wurden, auszufiltern oder zumindest mit einem Korrekturfaktor anzupassen.Since the ideal condition for a recalibration of the axle load display of the mechanical suspension on a vehicle axle, namely an unbraked, almost gradient-free, incline-free and curve-free drive on a roadway with no bumps over a longer distance of, for example, 10 km, it is necessary to determine the It is advantageous, firstly, to collect compression values over several suitable shorter individual driving sections and, secondly, to filter out compression values that were measured under driving conditions significantly different from the ideal condition or at least to adapt them with a correction factor.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das beschriebene Verfahren durch einen Bediener mithilfe einer Bedien- und Anzeigeeinheit manuell ausgelöst und/oder nach einer angezeigten Aufforderung in vorgebbaren zeitlichen und/oder betriebsstundenabhängigen Abständen wiederholt werden kann.According to another development of the invention, it can be provided that the described method can be triggered manually by an operator with the aid of an operating and display unit and / or repeated after a displayed request at predeterminable time and / or operating hour-dependent intervals.
Es ist vorteilhaft, wenn das Verfahren in bestimmten Zeitabständen wiederholt sowie zusätzlich bedarfsweise durchgeführt wird. Die Last-Weg-Kennlinie kann dadurch stets an den aktuellen Verschleißzustand der Federung angepasst werden. Das Verfahren ist außerdem geeignet, nach reparaturbedingten Änderungen oder einem Austausch von mechanischen Federelementen eine erste Überprüfung der Korrektheit der abgespeicherten Last-Weg-Kennlinie vorzunehmen und gegebenenfalls die Notwendigkeit zur Ermittlung einer neuen Last-Weg-Kennlinie anzuzeigen. Dies kann dann an einer Achslastwaage erfolgen. Die neue Last-Weg-Kennlinie kann dann wiederum mit dem Verfahren gemäß der Erfindung regelmäßig an den Verschleißzustand der Federung durch ein Verschieben der Last-Weg-Kennlinie im Last-Weg-Diagramm beziehungsweise durch entsprechende automatische Änderungen in der abgespeicherten Wertetabelle angepasst werden.It is advantageous if the method is repeated at certain time intervals and also carried out as required. The load-displacement curve can therefore always be adapted to the current wear condition of the suspension. The method is also suitable for carrying out a first check of the correctness of the stored load-displacement characteristic curve after repair-related changes or an exchange of mechanical spring elements and, if necessary, indicating the need to determine a new load-displacement characteristic curve. This can then be done on an axle load scale. The new load-displacement curve can then in turn be regularly adapted to the wear condition of the suspension using the method according to the invention by shifting the load-displacement curve in the load-displacement diagram or by making corresponding automatic changes in the stored value table.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verfahren für jede mit einem Wegsensor ausgestattete mechanisch gefederte Fahrzeugachse des Fahrzeugs individuell durchgeführt wird. Demnach kann jeder mechanisch gefederten Fahrzeugachse eine individuelle Last-Weg-Kennlinie zugeordnet sein, welche mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens verschleißbedingt nachkalibriert werden kann. Dadurch kann die gesamte Achslastcharakteristik eines mechanisch gefederten Fahrzeugs nachkalibriert werden. An jeder Fahrzeugachse wird eine verschleißbedingte Verfälschung der Achslastermittlung zuverlässig vermieden, so dass für jede mechanisch gefederte Fahrzeugachse eine zuverlässige Achslastanzeige zur Verfügung steht. Dadurch kann beispielsweise ausgeschlossen werden, dass die zulässige Achslast an einer Fahrzeugachse aufgrund nur einer verschleißbedingten ungenauen Achslastanzeige überschritten wird, oder dass ein Beladungspotenzial möglicherweise nicht vollständig ausgeschöpft wird.According to another embodiment of the invention, it can be provided that the method is carried out individually for each mechanically sprung vehicle axle of the vehicle equipped with a displacement sensor. Accordingly, each mechanically sprung vehicle axle can be assigned an individual load-displacement characteristic curve, which can be recalibrated due to wear with the aid of the method according to the invention. This allows the entire axle load characteristics of a mechanically suspended vehicle to be recalibrated. Falsification of the axle load determination due to wear and tear is reliably avoided on every vehicle axle, so that a reliable axle load display is available for every mechanically sprung vehicle axle. This makes it possible, for example, to rule out the possibility that the permissible axle load on a vehicle axle is exceeded due to only an imprecise axle load display due to wear, or that a loading potential may not be fully exhausted.
Grundsätzlich ist jedoch auch möglich, mit geringen Genauigkeitseinbußen eine einzige gemäß dem Verfahren nachkalibrierte Last-Weg-Kennlinie für alle mechanisch gefederten Fahrzeugachsen zu verwenden, unter der Annahme, dass an jeder mechanisch gefederten Fahrzeugachse baugleiche Komponenten für die Federung verbaut sind und diese Komponenten annährend dem gleichen Verschleiß unterliegen.In principle, however, it is also possible to use a single load-displacement characteristic curve recalibrated according to the method for all mechanically sprung vehicle axles with a slight loss of accuracy, assuming that identical components are installed for the suspension on each mechanically sprung vehicle axle and these components approximate the are subject to the same wear.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer elektronisch geregelten Niveauregulierungseinrichtung eines Fahrzeugs, welche zur Niveauregelung an pneumatisch oder hydraulisch gefederten Fahrzeugachsen und zur Achslastermittlung an mechanisch gefederten Fahrzeugachsen sowie zur Achslastermittlung an pneumatisch oder hydraulisch gefederten Fahrzeugachsen aufgebaut sowie mithilfe eines in einer elektronischen Steuereinheit der Niveauregulierungseinrichtung des Fahrzeugs abgespeicherten Algorithmus zur Durchführung eines Verfahrens gemäß wenigstens einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.The invention also relates to the use of an electronically controlled level control device of a vehicle, which is set up for level control on pneumatically or hydraulically sprung vehicle axles and for axle load determination on mechanically sprung vehicle axles and for axle load determination on pneumatically or hydraulically sprung vehicle axles, as well as with the aid of an electronic control unit of the level control device of the vehicle stored algorithm for performing a method according to at least one of the method claims can be operated.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann aber auch in einer elektronischen Steuereinheit eines Fahrzeugs vorteilhaft verwendet werden, welches ausschließlich mechanisch gefederte Fahrzeugachsen aufweist. So kann beispielsweise ein Anhängerfahrzeug zwar eine hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Bremsanlage mit einer zugehörigen zugfahrzeugseitigen Steuereinheit aufweisen, die mechanisch gefederten Fahrzeugachsen, beispielsweise am Anhängerfahrzeug, werden hinsichtlich der auf ihnen ruhenden Last jedoch von einer anhängerfahrzeugseitigen elektronischen Steuereinheit überwacht. In letzterer Steuereinheit ist dann auch diejenige Software abgespeichert, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The method according to the invention can, however, also be used advantageously in an electronic control unit of a vehicle which exclusively has mechanically sprung vehicle axles. For example, a trailer vehicle can have a hydraulically or pneumatically actuated brake system with an associated control unit on the towing vehicle, but the mechanically sprung vehicle axles, for example on the trailer, are monitored by an electronic control unit on the trailer with regard to the load resting on them. The software with which the method according to the invention can be carried out is then also stored in the latter control unit.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, wie beispielsweise Nutzfahrzeug, Anhängerfahrzeug oder Personenkraftwagen mit einer solchen Niveauregulierungseinrichtung, welches selektiv oder kumulativ zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.The invention also relates to a vehicle, such as a commercial vehicle, trailer vehicle or passenger car, with such a level control device, which can be operated selectively or cumulatively to carry out a method according to at least one of the method claims.
Demnach kann das Verfahren gemäß der Erfindung zur Kalibrierung einer Achslastanzeige vorteilhaft in ein System wie ECAS zur Ermittlung einer Achslast an einem mechanisch und pneumatisch oder hydraulisch gemischt gefederten Fahrzeug integriert werden. Hierbei wird die Achslast mithilfe eines in einer elektronischen Steuereinheit einer elektronisch geregelten Niveauregulierungseinrichtung des Fahrzeugs abgespeicherten Algorithmus ermittelt, wobei für die Niveauregelung vorgesehene Steuer- und Sensormittel in dem Fahrzeug derart installiert und/oder funktional erweitert sind, dass zusätzlich zu einer Niveauregelung auch Funktionen zur Achslastermittlung an mechanisch gefederten Fahrzeugachsen sowie zur Achslastermittlung an pneumatisch/hydraulisch gefederten Fahrzeugachsen verfügbar sind. Die Achslastermittlung an den mechanisch gefederten Fahrzeugachsen erfolgt mithilfe von Wegsensoren, wobei die zugehörigen Last-Weg-Kennlinien bei Verschleiß der mechanischen Federn mit Vorteil nachkalibriert werden. Die Achslastermittlung an den pneumatisch/hydraulisch gefederten Fahrzeugachsen erfolgt mithilfe von Drucksensoren in den Federbälgen der Luftfederelemente.Accordingly, the method according to the invention for calibrating an axle load display can advantageously be integrated into a system such as ECAS for determining an axle load on a vehicle with mechanical and pneumatic or hydraulic mixed suspension. Here, the axle load is determined with the aid of an algorithm stored in an electronic control unit of an electronically regulated level control device of the vehicle, with control and sensor means provided for level control being installed and / or functionally expanded in the vehicle in such a way that, in addition to level control, functions for determining axle load are also provided are available on mechanically sprung vehicle axles as well as for axle load determination on pneumatically / hydraulically sprung vehicle axles. The axle load on the mechanically sprung vehicle axles is determined with the help of displacement sensors, whereby the associated load-displacement characteristics are advantageously recalibrated when the mechanical springs are worn. The axle load on the pneumatically / hydraulically sprung vehicle axles is determined using pressure sensors in the bellows of the air suspension elements.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug, wie beispielsweise Nutzfahrzeug, Anhängerfahrzeug oder Personenkraftwagen, mit ausschließlich mechanisch gefederten Fahrzeugachsen sowie mit einer elektronischen Steuereinheit zur Achslastermittlung, welches selektiv oder kumulativ zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.Finally, the invention also relates to a vehicle, such as a utility vehicle, trailer vehicle or passenger car, with exclusively mechanically sprung vehicle axles and with an electronic control unit for determining axle load, which can be operated selectively or cumulatively to carry out a method according to at least one of the method claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
-
1 schematisch ein zumindest an einer Fahrzeugachse mechanisch gefedertes Fahrzeug, welches gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung betrieben werden kann, -
2a eine neue oder neuwertige Blattfederung der mechanisch gefederten Achse des Fahrzeugs gemäß1 , -
2b ein Last-Weg-Diagramm mit einer Last-Weg-KennlinieF_1 der neuen oder neuwertigen Blattfederung gemäß2a , -
3a eine verschlissene Blattfederung der mechanisch gefederten Achse des Fahrzeugs gemäß1 , -
3b ein Last-Weg-Diagramm mit der Last-Weg-KennlinieF_1 der neuen oder neuwertigen Blattfeder gemäß2b und einer Last-Weg-KennlinieF_2 der verschlissenen Blattfederung gemäß3a , und -
4 ein Flussdiagramm zum Ablauf eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
-
1 schematically a vehicle with mechanical suspension at least on one vehicle axle, which can be operated according to an embodiment of the method according to the invention, -
2a a new or as good as new leaf suspension of the mechanically sprung axle of the vehicle according to1 , -
2 B a load-displacement diagram with a load-displacement characteristicF_1 according to the new or as good as new leaf suspension2a , -
3a a worn leaf suspension of the mechanically sprung axle of the vehicle according to1 , -
3b a load-displacement diagram with the load-displacement characteristicF_1 according to the new or as good as new leaf spring2 B and a load-displacement curveF_2 according to the worn leaf suspension3a , and -
4th a flow chart for the sequence of a method according to the invention.
In der eingangs erwähnten nicht vorveröffentlichten
Demnach ist die mechanische Federeinrichtung
Die Bauform eines derartigen Wegsensors ist an sich bekannt, beispielsweise aus der eingangs erwähnten
Der Wegsensor
Der Wegsensor
Außerdem weist die Steuereinheit
Für den ersten Einfederungsparameter
Im Vergleich dazu zeigt
Die in
Aufgrund der Federwegbegrenzung hat sich der gesamte mögliche Federweg des Blattfederpakets
Demnach zeigt
In Funktionsblock
Sofern eine Fahrgeschwindigkeit vorliegt, folgt im Funktionsblock
In Funktionsblock
Anschließend wird in Funktionsblock
Ergibt dieser Vergleich in Funktionsblock
So wird im vorliegenden Beispiel im Verfahrensablauf ein Einfederungswert
Der Verfahrensablauf endet nach der beschriebenen Kennlinienkalibrierung mit Funktionsblock
Abschließend sei angemerkt, dass das Verfahren vorteilhaft auch für eine zuverlässige Verschleißanzeige genutzt werden kann, welche dem Fahrer eine notwendige Reparatur oder einen notwendigen Austausch der Federeinrichtung anzeigt.Finally, it should be noted that the method can advantageously also be used for a reliable wear indicator, which indicates to the driver that the spring device needs to be repaired or replaced.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Zugmaschine, ZugfahrzeugTractor, towing vehicle
- 33
- Anhängerfahrzeug, SattelaufliegerTrailer vehicle, semi-trailer
- 44th
- Erste FahrzeugachseFirst vehicle axle
- 55
- Zweite FahrzeugachseSecond vehicle axle
- 66th
- Dritte FahrzeugachseThird vehicle axle
- 77th
- Mechanische Federeinrichtung, BlattfederpaketMechanical spring device, leaf spring package
- 8a8a
- Erster Aufhängepunkt am FahrzeugaufbauFirst suspension point on the vehicle body
- 8b8b
- Zweiter Aufhängepunkt am FahrzeugaufbauSecond suspension point on the vehicle body
- 99
- Fahrzeugaufbau, FahrzeugrahmenVehicle body, vehicle frame
- 1010
- WegsensorDisplacement sensor
- 1111
- Hebel des WegsensorsDistance sensor lever
- 11a11a
- Erste Hebelstange des HebelsFirst lever rod of the lever
- 11b11b
- Zweite Hebelstange des HebelsSecond lever rod of the lever
- 1212
- Anker des WegsensorsDisplacement sensor anchor
- 1313
- SensorleitungSensor cable
- 1414th
- Elektronische SteuereinheitElectronic control unit
- 1515th
- DatenleitungData line
- 1616
- Bedien- und AnzeigeeinheitControl and display unit
- 1717th
- CAN-BusCAN bus
- F_GF_G
- AchslastAxle load
- F_1F_1
- Erste Last-Weg-Kennlinie des nicht verschlissenen BlattfederpaketsFirst load-displacement curve of the leaf spring assembly that is not worn
- F_2F_2
- Zweite Last-Weg-Kennlinie des verschlissenen BlattfederpaketsSecond load-displacement curve of the worn leaf spring assembly
- M_bremsM_brake
- BremsmomentBraking torque
- nn
- RegisterzählerRegister counter
- ss
- FahrstreckeDriving distance
- s_lims_lim
- FahrstreckenlimitDistance limit
- tt
- FahrzeitTravel time
- t_limt_lim
- FahrzeitlimitTravel time limit
- vv
- FahrgeschwindigkeitDriving speed
- v_minv_min
- FahrgeschwindigkeitsuntergrenzeLower driving speed limit
- xx
- Federweg, EinfederungTravel, suspension
- x_1x_1
- Federweg der ersten Last-Weg-KennlinieSpring travel of the first load-travel characteristic
- x_2x_2
- Federweg der zweiten Last-Weg-KennlinieSpring travel of the second load-travel characteristic
- ΔxΔx
- FederwegversatzTravel offset
- Δx_limΔx_lim
- Toleranzgrenze für FederwegversatzTolerance limit for spring travel offset
- x_altx_alt
- Abgespeicherter Einfederungswert, x_leer_1Saved deflection value, x_leer_1
- x_mx_m
- Aktueller ermittelter mittlerer Einfederungswert, x_leer_2Current determined mean deflection value, x_leer_2
- leer_1empty_1
- Erster Einfederungsparameter der ersten Last-Weg-KennlinieFirst compression parameter of the first load-displacement curve
- leer_2empty_2
- Erster Einfederungsparameter der zweiten Last-Weg-KennlinieFirst compression parameter of the second load-displacement curve
- beladen_1loaded_1
- Zweiter Einfederungsparameter der ersten Last-Weg-KennlinieSecond compression parameter of the first load-displacement curve
- beladen_2loaded_2
- Zweiter Einfederungsparameter der zweiten Last-Weg-KennlinieSecond compression parameter of the second load-displacement curve
- x_leer_1x_empty_1
- Erster Einfederungswert der ersten Last-Weg-KennlinieFirst compression value of the first load-displacement curve
- x_leer_2x_empty_2
- Erster Einfederungswert der zweiten Last-Weg-KennlinieFirst compression value of the second load-displacement curve
- x_beladen_1x_load_1
- Zweiter Einfederungswert der ersten Last-Weg-KennlinieSecond deflection value of the first load-displacement curve
- x_beladen_2x_load_2
- Zweiter Einfederungswert der zweiten Last-Weg-KennlinieSecond deflection value of the second load-displacement curve
- F1 - F12F1 - F12
- Funktionsblöcke eines SteuerungsverfahrensFunction blocks of a control method
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102017009146 A1 [0004]DE 102017009146 A1 [0004]
- DE 102016005666 A1 [0005, 0046]DE 102016005666 A1 [0005, 0046]
- DE 102017011753 A1 [0006, 0044]DE 102017011753 A1 [0006, 0044]
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R081 | Change of applicant/patentee |
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